奇异的银河系

蔡绍军

每年的六月夏天或者九月秋天，在没有月光的晴朗夜晚，当我们抬头仰望星空的时候，除了满天星星之外，总会看见一条纱巾似的银白色亮带，好像是天上的一条河流，河中繁星点点，波光粼粼.这条“长河”就是银河.一看到银河，同学们的脑海中立刻会想到一个流传千古的美丽民间传说——鹊桥相会：织女是一个天上的仙女，一次下凡到人间认识了牛郎，牛郎织女两人彼此相爱，结为夫妻，不料织女的母亲王母娘娘强行把织女带回天宫，让两人隔着银河相望，却不得相聚，后来每逢七月七日，人间的喜鹊就要飞上天去，在银河为牛郎织女搭鹊桥相会.

在远古时候，人们认为银河是一条通往天上的道路或河流.在埃及，人们称银河为“天堂中的尼罗河”.在希腊神话中，银河是赫拉女神给大力神哺乳时，不小心溅出的乳汁形成的，因此在英语中银河叫做“Milky way”，意为乳汁形成的路.

在我国的古代，人们根据它的颜色，把它叫“银河”，在我国古代诗文中，银河还有许多富有诗意的别名，如李白的“飞流直下三千尺，疑是银河落九天”；刘禹锡的“曾随织女渡天河，记得云间第一歌”；陆游的“迢迢天汉西南落，喔喔邻鸡一再鸣”；白居易的“灯火万家城四畔，星河一道水中央”；苏轼的“暮云收尽溢清寒，银汉无声转玉盘”.诗中的天河、天汉、星河、银汉，都是指人们常说的银河.

在古代，由于科学技术不发达和人们认识的局限性，古人将银河视为不可思议的天文奇观，并对它做出了各种各样的解释和想象.那么，银河到底是一条什么样的河呢？为什么银河会出现在夜空中？银河又是由什么构成的呢？一起去银河一探究竟吧！那么真实的银河到底是什么呢？

最早发现银河本质的人，是17世纪的天文学家伽利略，他用自己研制的望远镜对银河进行观测……他发现银河并不是天上的河，而是一个由许许多多颗恒星和星云组成的恒星系统，因为它离我们太遥远而无法用肉眼把它们辨认出来，又由于星光与星际尘埃气体混合在一起，所以看起来就像表面蒙着一条纱巾的河流.18世纪，天王星的发现者——著名天文学家威廉·赫歇尔，通过对天空中的恒星进行计数分析……发现像这样的银河在宇宙中还有许多，所以他在“银河”后面加个“系”，最终得出了“银河系”这一天文概念.尽管赫歇尔确定的银河系和我们现在所说的银河系有很大的区别，但这已经为以后的天文学家对银河系的研究跨出了非常坚实的第一步.

自银河系被赫歇尔发现之后，人们一直没有停止对银河系的探索，至今已把银河系的空间范围扩大了约10倍.不过在赫歇尔之后的一个多世纪的时间里，人们对银河系结构轮廓的研究并没有取得太大的发展，直至到了20世纪初，经过荷兰天文学家卡普坦（1851-1922）、薛普利和美国著名天文学家哈勃（1889-1953，为纪念哈勃的贡献，月球上的哈勃环形山以及哈勃太空望远镜均以他的名字来命名）和沙普利（1885-1972）以及瑞典天文学家林得·布拉德等许许多多天文学家经过长期对银河系的观测、分析和推理，最终得到了我们现在对银河系的认识.

银河系的结构

银河系是太阳系所在的恒星系统，包括两千亿颗恒星和大量的星团、星云，还有各种类型的星际气体和星际尘埃.它的总质量是太阳质量的一千四百亿倍.银河系中恒星的质量约为90%，气体和尘埃组成的星际物质的质量约占10%.

在银河系里大多数的恒星集中在一个扁球状的空间范围内，扁球的形状好像是铁饼，从侧面看银河系像一个中心略鼓的大圆盘，整个圆盘的直径约为十万光年（1光年就是光在一年内通过的距离，它大约等于9.5万亿千米）.扁球体中间突出的部分叫“核球”，半径约为七千光年.核球的中部叫“银核”，四周叫“银盘”.银河系里大多数的恒星都集中在这个银盘里，我们所处的太阳系也不例外.在银盘外面有一个更大的球形，那里星少，密度小，称为“银晕”，直径为七万光年.银晕外面还有银冕，它的物质分布大致也呈球形.

银河系的形状

从侧面看银河系像一个中心略鼓的大圆盘（这和我们体育课上用的铁饼相似），整个圆盘的直径约为10万光年，圆盘中间突出的核球，厚度约为1万光年，而这个大圆盘本身的厚度只有2000光年（圆盘厚度、核球厚度和圆盘的直径三者之比为1∶5∶50，所以从侧面看，银河系的形状也像我们在物理课上做实验用的薄凸透镜）.

我们通过哪吒闹海的神话故事知道，神通广大的哪吒有三头六臂.如果我们跳出银河系，站在其他星系上俯视银河系，它像一个巨大的漩涡，这个漩涡有四个围绕银河系中心（简称银心）旋转的臂，分别是人马臂、猎户臂、英仙臂和天鹅臂.旋臂主要是由星际物质构成的.太阳在猎户臂内侧，作逆时针旋转.太阳绕银心旋转一周需要2.5亿年.

银河系的运动

二十世纪的二三十年代，天文学家在详细研究了恒星的运动基础上分析得出银河系一方面绕自己的中心轴，以2.5亿年一周的速度自转，同时又以214km/s的速度在宇宙中不停地运动着.银河系具有自转运动，但不像我们地球这样整体转动.银河系自转的速度，起先随离开银河系中心的距离增大而增大，但达到几十万光年后就停止增加，直到银晕中很远处都大致保持不变.也就是说，银河系一边旋转一边飞驰，像一个巨大的飞盘，沿着一条复杂而奇妙的路线在太空运转着.

银河系的年龄

银河系在宇宙诞生的大爆炸之后不久就诞生了，而科学界认为宇宙诞生的大爆炸大约发生在200亿年前.天文学家利用先进的科学仪器对银河系年龄进行研究，通过对相关现象的分析推理，推算出银河系的年龄不会低于136亿岁±8亿岁.

太阳系的位置

著名的美国天文学家沙普利用4年时间的观测和研究，在1918年提出：太阳系不在银河系中心，而是距银心约2.3万光年，以250km/s的速度绕银心运转.由于太阳系不在银河的中心位置，所以我们在地球上看上去，银河是斜躺在天空的.随着地球的自转和公转，银河就随着季节的变化改变着它在天空中的位置：夏天的傍晚朝向南北方向，到了冬天的夜晚又横过来，变成接近东西方向了.

银河系的黑洞

银河系的大多数恒星都集中在银盘里，银盘中间突出的部分叫“核球”，这个核球的中部是银河系的核心，叫银心，由于大量的星际尘埃充斥于银心与太阳系之间，所以过去人们用光学望远镜难以看到银心.射电天文和红外线观测技术兴起以后，人们揭开了它神秘的面纱：银心是一个很特别的地方，有一个大质量、密度非常大的核，它发出很强的射电、红外、x射线和γ射线辐射.天文学家猜测银心区可能有一个巨型黑洞，其质量可能达到太阳质量的250万倍.

黑洞是一种引力极强的天体，就连光也不能逃脱.当恒星的半径小到一定程度，就连垂直表面发射的光都无法逃逸了.这时恒星就变成了黑洞.说它“黑”，是指它就像宇宙中的无底洞，任何物质一旦掉进去，“似乎”就再不能逃出.由于黑洞中的光无法逃逸，所以我们无法直接观测到黑洞.然而，可以通过测量它对周围天体的作用和影响来间接观测或推测到它的存在.2011年8月，天文学家首次抓拍到黑洞吞噬恒星的过程，这被认为是目前宇宙最神秘、最震撼的情景.照片中的黑洞仿佛魔鬼一般，一颗接近它的恒星瞬间被撕碎变成发光等离子体后消失无形.据报道，照片中的黑洞距地球40亿光年.

宋代词人秦少游作了一首《鹊桥仙》：“纤云弄巧，飞星传恨，银汉迢迢暗渡.金风玉露一相逢，便胜却人间无数.柔情似水，佳期如梦，忍顾鹊桥归路！两情若是久长时，又岂在朝朝暮暮.”

美好的诗句不仅让人遐想，关于牛郎织女的传说也是七夕情人节最动人的地方，但从科学角度上来看，隔河相望的牛郎星、织女星真的能够相会吗？牛郎星、织女星和太阳一样，都是银河系两千亿颗恒星中的一个，它们相距有16光年，如果他们真的要在银河的“河中央”见面的话，即使都以光速奔向对方，也必须在8年前就启程.